მოლეკულური რობოტები: ამ მიკროსკოპულ რობოტებს თითქმის ყველაფრის გაკეთება შეუძლიათ

• ავტორი:
• ავტორის სახელი

  Quantumrun Foresight
• ნოემბერი 30, 2023

Insight რეზიუმე

მოლეკულური რობოტიკა, ინტერდისციპლინური საწარმო რობოტიკის, მოლეკულური ბიოლოგიისა და ნანოტექნოლოგიის კავშირში, რომელსაც სათავეში უდგას ჰარვარდის Wyss ინსტიტუტი, ახორციელებს დნმ-ის ჯაჭვების დაპროგრამებას რობოტებად, რომლებსაც შეუძლიათ მოლეკულურ დონეზე რთული ამოცანების შესრულება. CRISPR გენის რედაქტირების გამოყენებით, ამ რობოტებმა შეიძლება მოახდინოს რევოლუცია წამლების შემუშავებასა და დიაგნოსტიკაში, ისეთი სუბიექტებით, როგორიცაა Ultivue და NuProbe, წამყვანი კომერციული შეტევები. სანამ მკვლევარები იკვლევენ დნმ რობოტების ჯგუფს კომპლექსური ამოცანებისთვის, მწერების კოლონიების მსგავსი, რეალურ სამყაროში აპლიკაციები ჯერ კიდევ ჰორიზონტზეა, რაც გვპირდება უბადლო სიზუსტეს მედიცინის მიწოდებაში, ნანოტექნოლოგიის კვლევის სიკეთესა და სხვადასხვა ინდუსტრიაში მოლეკულური მასალების აგების პოტენციალს. .

მოლეკულური რობოტიკის კონტექსტი

ჰარვარდის უნივერსიტეტის Wyss ინსტიტუტის ბიოლოგიურად შთაგონებული ინჟინერიის მკვლევარები დაინტერესდნენ დნმ-ის სხვა პოტენციური გამოყენების შემთხვევებით, რომლებიც შეიძლება შეიკრიბონ სხვადასხვა ფორმებად, ზომებად და ფუნქციებად. მათ სცადეს რობოტიკა. ეს აღმოჩენა შესაძლებელი გახდა იმის გამო, რომ დნმ და რობოტები იზიარებენ ერთ რამეს - კონკრეტული მიზნისთვის დაპროგრამების შესაძლებლობას. რობოტების შემთხვევაში მათი მანიპულირება შესაძლებელია ორობითი კომპიუტერული კოდით, ხოლო დნმ-ის შემთხვევაში ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობით. 2016 წელს ინსტიტუტმა შექმნა მოლეკულური რობოტიკის ინიციატივა, რომელიც აერთიანებს რობოტიკის, მოლეკულური ბიოლოგიის და ნანოტექნოლოგიის ექსპერტებს. მეცნიერები აღფრთოვანებული იყვნენ მოლეკულების შედარებითი დამოუკიდებლობითა და მოქნილობით, რომლებსაც შეუძლიათ თვითშეკრება და გარემოზე რეალურ დროში რეაგირება. ეს მახასიათებელი ნიშნავს, რომ ეს პროგრამირებადი მოლეკულები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნანომასშტაბიანი მოწყობილობების შესაქმნელად, რომლებსაც შეუძლიათ გამოიყენონ შემთხვევები სხვადასხვა ინდუსტრიაში.

მოლეკულური რობოტიკა ნებადართულია გენეტიკური კვლევის უახლესი მიღწევებით, განსაკუთრებით გენის რედაქტირების ხელსაწყო CRISPR (კლასტერული რეგულარულად ინტერვალის მოკლე პალინდრომული გამეორებები). ამ ხელსაწყოს შეუძლია საჭიროებისამებრ წაიკითხოს, შეცვალოს და ამოჭრას დნმ-ის ძაფები. ამ ტექნოლოგიით, დნმ-ის მოლეკულების მანიპულირება შესაძლებელია კიდევ უფრო ზუსტ ფორმებად და მახასიათებლებად, მათ შორის ბიოლოგიურ სქემებში, რომლებსაც შეუძლიათ უჯრედში ნებისმიერი პოტენციური დაავადების აღმოჩენა და ავტომატურად მოკვლა ან კიბოს შეჩერება. ეს შესაძლებლობა ნიშნავს, რომ მოლეკულურ რობოტებს შეუძლიათ რევოლუცია მოახდინოს წამლების განვითარებაში, დიაგნოზებსა და თერაპიაში. Wyss-ის ინსტიტუტი წარმოუდგენელ პროგრესს აღწევს ამ პროექტთან დაკავშირებით, უკვე აარსებს ორ კომერციულ კომპანიას: Ultivue ქსოვილის მაღალი სიზუსტის გამოსახულების მიზნით და NuProbe ნუკლეინის მჟავების დიაგნოსტიკისთვის.

დამრღვევი გავლენა

მოლეკულური რობოტიკის ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ ამ პატარა მოწყობილობებს შეუძლიათ ურთიერთქმედება ერთმანეთთან უფრო რთული მიზნების მისაღწევად. მწერების კოლონიებიდან, როგორიცაა ჭიანჭველები და ფუტკრები, მკვლევარები მუშაობენ რობოტების გუნდების შემუშავებაზე, რომლებსაც შეუძლიათ შექმნან რთული ფორმები და დაასრულონ ამოცანები ერთმანეთთან კომუნიკაციით ინფრაწითელი შუქის საშუალებით. ამ ტიპის ნანოტექნოლოგიურ ჰიბრიდს, სადაც დნმ-ის საზღვრები შეიძლება გაიზარდოს რობოტების გამოთვლითი სიმძლავრით, შეიძლება ჰქონდეს რამდენიმე პროგრამა, მათ შორის მონაცემთა უფრო ეფექტური შენახვა, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ნახშირბადის ემისიების შემცირება.

2022 წლის ივლისში, საქართველოს ემორის უნივერსიტეტის სტუდენტებმა შექმნეს მოლეკულური რობოტები დნმ-ზე დაფუძნებული ძრავებით, რომლებსაც შეუძლიათ მიზანმიმართულად გადაადგილება კონკრეტული მიმართულებით. ძრავებს შეეძლოთ შეეგრძნოთ ქიმიური ცვლილებები მათ გარემოში და იცოდნენ, როდის უნდა შეეჩერებინათ მოძრაობა ან მიმართულების გადაკალიბრება. მკვლევარებმა განაცხადეს, რომ ეს აღმოჩენა არის დიდი ნაბიჯი სამედიცინო ტესტირებისა და დიაგნოსტიკისკენ, რადგან მოლეკულურ რობოტებს ახლა შეუძლიათ ძრავა-ძრავის კომუნიკაცია. ეს განვითარება ასევე ნიშნავს, რომ ამ ჯგუფს შეუძლია დაეხმაროს ქრონიკული დაავადებების კონტროლში, როგორიცაა დიაბეტი ან ჰიპერტენზია. თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ ამ სფეროში ჩატარებულმა კვლევამ გარკვეული წინსვლა გამოიწვია, მეცნიერთა უმეტესობა თანხმდება, რომ ამ პატარა რობოტების ფართომასშტაბიანი, რეალურ სამყაროში აპლიკაციები ჯერ კიდევ წლებია.

მოლეკულური რობოტიკის შედეგები

მოლეკულური რობოტიკის უფრო ფართო შედეგები შეიძლება მოიცავდეს: 

• უფრო ზუსტი კვლევა ადამიანის უჯრედებზე, მათ შორის მედიკამენტების კონკრეტულ უჯრედებში მიწოდების შესაძლებლობის ჩათვლით.
• გაიზარდა ინვესტიციები ნანოტექნოლოგიურ კვლევებში, განსაკუთრებით ჯანდაცვის პროვაიდერებისა და დიდი ფარმაცევტების მიერ.
• სამრეწველო სექტორს შეუძლია ააშენოს რთული ტექნიკის ნაწილები და მარაგი მოლეკულური რობოტების ჯგუფის გამოყენებით.
• გაიზარდა მოლეკულური მასალების აღმოჩენა, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნებისმიერზე, ტანსაცმლიდან სამშენებლო ნაწილებამდე.
• ნანორობოტები, რომელთა დაპროგრამებაც შესაძლებელია მათი კომპონენტებისა და მჟავიანობის შესაცვლელად, იმისდა მიხედვით, მოეთხოვებათ თუ არა მათ ორგანიზმში მუშაობას თუ მის ფარგლებს გარეთ, რაც მათ უაღრესად ეკონომიურ და მოქნილ მუშებს გახდის.

კითხვები კომენტარისთვის

• რა არის მოლეკულური რობოტების სხვა პოტენციური სარგებელი ინდუსტრიაში?
• რა სხვა პოტენციური სარგებელი მოაქვს მოლეკულურ რობოტებს ბიოლოგიასა და ჯანდაცვაში?